Linux 常用性能排查命令

2016-09-05 10:38:52来源:oschina作者:2k10人点击

通过执行以下命令,可以在1分钟内对系统资源使用情况有个大致的了解。

uptime
dmesg | tail
vmstat 1
mpstat -P ALL 1
pidstat 1
iostat -xz 1
free -m
sar -n DEV 1
sar -n TCP,ETCP 1
top

其中一些命令需要安装sysstat包,有一些由procps包提供。这些命令的输出,有助于快速定位性能瓶颈,检查出所有资源(CPU、内存、磁盘IO等)的利用率(utilization)、饱和度(saturation)和错误(error)度量,也就是所谓的USE方法。

uptime


$ uptime
23:51:26 up 21:31,1 user,load average: 30.02, 26.43, 19.02

这个命令可以快速查看机器的负载情况。在Linux系统中,这些数据表示等待CPU资源的进程和阻塞在不可中断IO进程(进程状态为D)的数量。这些数据可以让我们对系统资源使用有一个宏观的了解。


命令的输出分别表示1分钟、5分钟、15分钟的平均负载情况。通过这三个数据,可以了解服务器负载是在趋于紧张还是区域缓解。如果1分钟平均负载很高,而15分钟平均负载很低,说明服务器正在命令高负载情况,需要进一步排查CPU资源都消耗在了哪里。反之,如果15分钟平均负载很高,1分钟平均负载较低,则有可能是CPU资源紧张时刻已经过去。


上面例子中的输出,可以看见最近1分钟的平均负载非常高,且远高于最近15分钟负载,因此我们需要继续排查当前系统中有什么进程消耗了大量的资源。可以通过下文将会介绍的vmstat、mpstat等命令进一步排查。

dmesg | tail


$ dmesg | tail
[1880957.563150] perl invoked oom-killer: gfp_mask=0x280da, order=0, oom_score_adj=0
[...]
[1880957.563400] Out of memory: Kill process 18694 (perl) score 246 or sacrifice child
[1880957.563408] Killed process 18694 (perl) total-vm:1972392kB, anon-rss:1953348kB, file-rss:0kB
[2320864.954447] TCP: Possible SYN flooding on port 7001. Dropping request.Check SNMP counters.

该命令会输出系统日志的最后10行。示例中的输出,可以看见一次内核的oom kill和一次TCP丢包。这些日志可以帮助排查性能问题。千万不要忘了这一步。

vmstat 1


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$ vmstat 1
procs ---------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
rb swpd free buffcache si sobibo in cs us sy id wa st
3400 20088979273708 59182800 0 56 10 961300
3200 20088992073708 59186000 0 592 13284 4282 981100
3200 20089011273708 59186000 0 0 9501 2154 991000
3200 20088956873712 59185600 048 11900 2459 990000
3200 20089020873712 59186000 0 0 15898 4840 981100

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vmstat(8) 命令,每行会输出一些系统核心指标,这些指标可以让我们更详细的了解系统状态。后面跟的参数1,表示每秒输出一次统计信息,表头提示了每一列的含义,这几介绍一些和性能调优相关的列:

r:等待在CPU资源的进程数。这个数据比平均负载更加能够体现CPU负载情况,数据中不包含等待IO的进程。如果这个数值大于机器CPU核数,那么机器的CPU资源已经饱和。
free:系统可用内存数(以千字节为单位),如果剩余内存不足,也会导致系统性能问题。下文介绍到的free命令,可以更详细的了解系统内存的使用情况。
si, so:交换区写入和读取的数量。如果这个数据不为0,说明系统已经在使用交换区(swap),机器物理内存已经不足。
us, sy, id, wa, st:这些都代表了CPU时间的消耗,它们分别表示用户时间(user)、系统(内核)时间(sys)、空闲时间(idle)、IO等待时间(wait)和被偷走的时间(stolen,一般被其他虚拟机消耗)。

上述这些CPU时间,可以让我们很快了解CPU是否出于繁忙状态。一般情况下,如果用户时间和系统时间相加非常大,CPU出于忙于执行指令。如果IO等待时间很长,那么系统的瓶颈可能在磁盘IO。


示例命令的输出可以看见,大量CPU时间消耗在用户态,也就是用户应用程序消耗了CPU时间。这不一定是性能问题,需要结合r队列,一起分析。

mpstat -P ALL 1


复制代码


$ mpstat -P ALL 1
Linux 3.13.0-49-generic (titanclusters-xxxxx)07/14/2015_x86_64_ (32 CPU)
07:38:49 PMCPU %usr%nice %sys %iowait %irq%soft%steal%guest%gnice%idle
07:38:50 PMall98.47 0.00 0.750.00 0.00 0.000.000.000.00 0.78
07:38:50 PM096.04 0.00 2.970.00 0.00 0.000.000.000.00 0.99
07:38:50 PM197.00 0.00 1.000.00 0.00 0.000.000.000.00 2.00
07:38:50 PM298.00 0.00 1.000.00 0.00 0.000.000.000.00 1.00
07:38:50 PM396.97 0.00 0.000.00 0.00 0.000.000.000.00 3.03
[...]

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该命令可以显示每个CPU的占用情况,如果有一个CPU占用率特别高,那么有可能是一个单线程应用程序引起的。

pidstat 1


复制代码


$ pidstat 1
Linux 3.13.0-49-generic (titanclusters-xxxxx)07/14/2015_x86_64_(32 CPU)
07:41:02 PM UIDPID%usr %system%guest%CPU CPUCommand
07:41:03 PM 090.000.940.000.94 1rcuos/0
07:41:03 PM 042145.665.660.00 11.3215mesos-slave
07:41:03 PM 043540.940.940.001.89 8java
07:41:03 PM 06521 1596.231.890.00 1598.1127java
07:41:03 PM 06564 1571.707.550.00 1579.2528java
07:41:03 PM 60004 601540.944.720.005.66 9pidstat
07:41:03 PM UIDPID%usr %system%guest%CPU CPUCommand
07:41:04 PM 042146.002.000.008.0015mesos-slave
07:41:04 PM 06521 1590.001.000.00 1591.0027java
07:41:04 PM 06564 1573.00 10.000.00 1583.0028java
07:41:04 PM 10867181.000.000.001.00 0snmp-pass
07:41:04 PM 60004 601541.004.000.005.00 9pidstat

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pidstat命令输出进程的CPU占用率,该命令会持续输出,并且不会覆盖之前的数据,可以方便观察系统动态。如上的输出,可以看见两个JAVA进程占用了将近1600%的CPU时间,既消耗了大约16个CPU核心的运算资源。

iostat -xz 1


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$ iostat -xz 1
Linux 3.13.0-49-generic (titanclusters-xxxxx)07/14/2015_x86_64_ (32 CPU)
avg-cpu:%user %nice %system %iowait%steal %idle
73.960.003.730.030.06 22.21
Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/srkB/swkB/s avgrq-sz avgqu-sz await r_await w_awaitsvctm%util
xvda 0.00 0.230.210.18 4.52 2.0834.37 0.009.98 13.805.42 2.44 0.09
xvdb 0.01 0.001.028.94 127.97 598.53 145.79 0.000.431.780.28 0.25 0.25
xvdc 0.01 0.001.028.86 127.79 595.94 146.50 0.000.451.820.30 0.27 0.26
dm-0 0.00 0.000.692.3210.4731.6928.01 0.013.230.713.98 0.13 0.04
dm-1 0.00 0.000.000.94 0.01 3.78 8.00 0.33345.840.04346.81 0.01 0.00
dm-2 0.00 0.000.090.07 1.35 0.3622.50 0.002.550.235.62 1.78 0.03
[...]

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iostat命令主要用于查看机器磁盘IO情况。该命令输出的列,主要含义是:

r/s, w/s, rkB/s, wkB/s:分别表示每秒读写次数和每秒读写数据量(千字节)。读写量过大,可能会引起性能问题。
await:IO操作的平均等待时间,单位是毫秒。这是应用程序在和磁盘交互时,需要消耗的时间,包括IO等待和实际操作的耗时。如果这个数值过大,可能是硬件设备遇到了瓶颈或者出现故障。
avgqu-sz:向设备发出的请求平均数量。如果这个数值大于1,可能是硬件设备已经饱和(部分前端硬件设备支持并行写入)。
%util:设备利用率。这个数值表示设备的繁忙程度,经验值是如果超过60,可能会影响IO性能(可以参照IO操作平均等待时间)。如果到达100%,说明硬件设备已经饱和。

如果显示的是逻辑设备的数据,那么设备利用率不代表后端实际的硬件设备已经饱和。值得注意的是,即使IO性能不理想,也不一定意味这应用程序性能会不好,可以利用诸如预读取、写缓存等策略提升应用性能。

free –m


$ free -m
totalusedfree sharedbuffers cached
Mem: 24599824545 2214538359 541
-/+ buffers/cache:23944 222053
Swap: 0 0 0

free命令可以查看系统内存的使用情况,-m参数表示按照兆字节展示。最后两列分别表示用于IO缓存的内存数,和用于文件系统页缓存的内存数。需要注意的是,第二行-/+ buffers/cache,看上去缓存占用了大量内存空间。这是Linux系统的内存使用策略,尽可能的利用内存,如果应用程序需要内存,这部分内存会立即被回收并分配给应用程序。因此,这部分内存一般也被当成是可用内存。


如果可用内存非常少,系统可能会动用交换区(如果配置了的话),这样会增加IO开销(可以在iostat命令中提现),降低系统性能。

sar -n DEV 1


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$ sar -n DEV 1
Linux 3.13.0-49-generic (titanclusters-xxxxx)07/14/2015 _x86_64_(32 CPU)
12:16:48 AM IFACE rxpck/s txpck/srxkB/stxkB/s rxcmp/s txcmp/srxmcst/s %ifutil
12:16:49 AMeth018763.00 5032.0020686.42478.300.000.000.000.00
12:16:49 AM lo 14.00 14.001.361.360.000.000.000.00
12:16:49 AM docker00.000.000.000.000.000.000.000.00
12:16:49 AM IFACE rxpck/s txpck/srxkB/stxkB/s rxcmp/s txcmp/srxmcst/s %ifutil
12:16:50 AMeth019763.00 5101.0021999.10482.560.000.000.000.00
12:16:50 AM lo 20.00 20.003.253.250.000.000.000.00
12:16:50 AM docker00.000.000.000.000.000.000.000.00

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sar命令在这里可以查看网络设备的吞吐率。在排查性能问题时,可以通过网络设备的吞吐量,判断网络设备是否已经饱和。如示例输出中,eth0网卡设备,吞吐率大概在22 Mbytes/s,既176 Mbits/sec,没有达到1Gbit/sec的硬件上限。

sar -n TCP,ETCP 1


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$ sar -n TCP,ETCP 1
Linux 3.13.0-49-generic (titanclusters-xxxxx)07/14/2015_x86_64_(32 CPU)
12:17:19 AMactive/s passive/siseg/soseg/s
12:17:20 AM1.000.0010233.0018846.00
12:17:19 AMatmptf/sestres/s retrans/s isegerr/s orsts/s
12:17:20 AM0.000.000.000.000.00
12:17:20 AMactive/s passive/siseg/soseg/s
12:17:21 AM1.000.00 8359.00 6039.00
12:17:20 AMatmptf/sestres/s retrans/s isegerr/s orsts/s
12:17:21 AM0.000.000.000.000.00

复制代码


sar命令在这里用于查看TCP连接状态,其中包括:

active/s:每秒本地发起的TCP连接数,既通过connect调用创建的TCP连接;
passive/s:每秒远程发起的TCP连接数,即通过accept调用创建的TCP连接;
retrans/s:每秒TCP重传数量;

TCP连接数可以用来判断性能问题是否由于建立了过多的连接,进一步可以判断是主动发起的连接,还是被动接受的连接。TCP重传可能是因为网络环境恶劣,或者服务器压力过大导致丢包。

top


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$ top
top - 00:15:40 up 21:56,1 user,load average: 31.09, 29.87, 29.92
Tasks: 871 total, 1 running, 868 sleeping, 0 stopped, 2 zombie
%Cpu(s): 96.8 us,0.4 sy,0.0 ni,2.7 id,0.1 wa,0.0 hi,0.0 si,0.0 st
KiB Mem:25190241+total, 24921688 used, 22698073+free,60448 buffers
KiB Swap: 0 total, 0 used, 0 free. 554208 cached Mem
PID USERPRNIVIRTRESSHR S%CPU %MEM TIME+ COMMAND
20248 root20 00.227t 0.012t18748 S30905.229812:58 java
4213 root20 0 27225446464044232 S23.50.0 233:35.37 mesos-slave
66128 titancl+20 0 24344 2332 1172 R 1.00.0 0:00.07 top
5235 root20 0 38.227g 54700449996 S 0.70.2 2:02.74 java
4299 root20 0 20.015g 2.682g16836 S 0.31.133:14.42 java
1 root20 0 33620 2920 1496 S 0.00.0 0:03.82 init
2 root20 0000 S 0.00.0 0:00.02 kthreadd
3 root20 0000 S 0.00.0 0:05.35 ksoftirqd/0
5 root0 -20000 S 0.00.0 0:00.00 kworker/0:0H
6 root20 0000 S 0.00.0 0:06.94 kworker/u256:0
8 root20 0000 S 0.00.0 2:38.05 rcu_sched

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top命令包含了前面好几个命令的检查的内容。比如系统负载情况(uptime)、系统内存使用情况(free)、系统CPU使用情况(vmstat)等。因此通过这个命令,可以相对全面的查看系统负载的来源。同时,top命令支持排序,可以按照不同的列排序,方便查找出诸如内存占用最多的进程、CPU占用率最高的进程等。


但是,top命令相对于前面一些命令,输出是一个瞬间值,如果不持续盯着,可能会错过一些线索。这时可能需要暂停top命令刷新,来记录和比对数据。

################### cpu性能查看 ################
1、查看物理cpu个数:
cat /proc/cpuinfo |grep "physical id"|sort|uniq|wc -l
2、查看每个物理cpu中的core个数:
cat /proc/cpuinfo |grep "cpu cores"|wc -l
3、逻辑cpu的个数:
cat /proc/cpuinfo |grep "processor"|wc -l
物理cpu个数*核数=逻辑cpu个数(不支持超线程技术的情况下)
############## 内存查看 #############
1、查看内存使用情况:
free -m
totalusedfree sharedbuffers cached
Mem: 394925191430 0 1891619
-/+ buffers/cache: 7103239
Swap:3576 03576
total:内存总数
used:已经使用的内存数
free:空闲内存数
shared:多个进程共享的内存总额
- buffers/cache:(已用)的内存数,即used-buffers-cached
+ buffers/cache:(可用)的内存数,即free+buffers+cached
Buffer Cache用于针对磁盘块的读写;Page Cache用于针对文件inode的读写,这些Cache能有效地缩短I/O系统调用的时间。
对于操作系统来说free/used是系统可用/占用的内存;而对于应用程序来说-/+ buffers/cache是可用/占用内存,因为buffers/cache很快就会被使用。我们工作时候应该从应用角度来看。
######## 硬盘查看 ############
1、查看硬盘及分区信息:
fdisk -l
2、查看文件系统的磁盘空间占用情况:
df -h
3、查看硬盘的I/O性能(每隔一秒显示一次,显示5次):
iostat -x 1 5
iostat是含在套装systat中的,可以用yum -y install systat来安装。
常关注的参数:
如果%util接近100%,说明产生的I/O请求太多,I/O系统已经满负荷,该磁盘可能存在瓶颈。
如果idle小于70%,I/O的压力就比较大了,说明读取进程中有较多的wait。
4、查看linux系统中某目录的大小:
du -sh /root
如发现某个分区空间接近用完,可以进入该分区的挂载点,用以下命令找出占用空间最多的文件或目录,然后按照从大到小的顺序,找出系统中占用最多空间的前10个文件或目录:
du -cksh *|sort -rn|head -n 10
################# 查看平均负载 #######################
有时候系统响应很慢,但又找不到原因,这时就要查看平均负载了,看它是否有大量的进程在排队等待。
最简单的命令:
uptime
查看过去的1分钟、5分钟和15分钟内进程队列中的平均进程数量。
还有动态命令:
top
我们只关心以下部分:
top - 21:33:09 up1:00,1 user,load average: 0.00, 0.01, 0.05
如果每个逻辑cpu当前的活动进程不大于3,则系统性能良好;
如果每个逻辑cpu当前的活动进程不大于4,表示可以接受;
如果每个逻辑cpu当前的活动进程大于5,则系统性能问题严重。
一般计算方法:负载值/逻辑cpu个数
还可以结合vmstat命令来判断系统是否繁忙,其中:
procs
r:等待运行的进程数。
b:处在非中断睡眠状态的进程数。
w:被交换出去的可运行的进程数。
memeory
swpd:虚拟内存使用情况,单位为KB。
free:空闲的内存,单位为KB。
buff:被用来作为缓存的内存数,单位为KB。
swap
si:从磁盘交换到内存的交换页数量,单位为KB。
so:从内存交换到磁盘的交换页数量,单位为KB。
io
bi:发送到块设备的块数,单位为KB。
bo:从块设备接受的块数,单位为KB。
system
in:每秒的中断数,包括时钟中断。
cs:每秒的环境切换次数。
cpu
按cpu的总使用百分比来显示。
us:cpu使用时间。
sy:cpu系统使用时间。
id:闲置时间。
标准情况下r和b的值应该为:
r<5,b=0
假设输出的信息中:
如果r经常大于3或4,且id经常少于50,表示cpu的负荷过重。
pi、po长期不等于0,表示内存不足。
bi经常不等于0,且在b中的队列大于2或3,表示io的性能不好。
############ 其他参数 ######################
查看内核版本号:
uname -a
简化命令:
uname -r
查看系统是32位还是64位的:
file /sbin/init
查看发行版:
cat /etc/issue
或lsb_release -a
查看系统已载入的相关模块:
lsmod
查看pci设置:
lspci

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